Process-Simulate-软件中的装配仿真

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/CONTENTS01创建路径02序列编辑器和路径编辑器03使用ObjectFlowOperation创建零件的装配过程04干涉查看器05自动路径规划器基础在ProcessSimulate中,最基本的一个创建路径的方法就是通过创建NewObjectFlowOperation来实现的,本章后续章节介绍的装配仿真的相关内容就是基于NewObjectFlowOperation来进行的。通过单击Operation选项卡→NewOperation→NewObjectFlowOperation命令,如图6-1所示,可以创建路径和相关的操作。此路径/操作与Study中的对象关联。创建路径使用NewObjectFlowOperation命令,出现图6-2所示对话框。创建路径实例:NewObjectFlowOperation操作1)在标准模式下打开教学资源包MBHZ15\STUDY文件夹中的StartNo-Layout.psz文件,使用DisplayOnly命令,在图形查看器中只显示零件Long-Bar。2)在图形查看器中,右击LongBar,选择NewObjectFlowOperation命令,在EndPoint栏中单击,在图形查看器中选择任意位置,如图6-3所示,单击OK按钮。创建路径3)在SequenceEditor中,单击PlaySimulation按钮,运行当前创建的LongBar_Op,在图形查看器中看到零件沿着一个路径移动,路径在图形查看器中显示为白色的虚线,起终点位置以绿色的坐标系表示,GripFrame的位置以一个白色的坐标系显示,如图6-4所示。创建路径4)继续创建一个新的基于零件LongBar的ObjectFlowOperation,和上一个不同的是,将改变默认的GripFrame的位置:单击GripFrame按钮旁边的下拉箭头按钮,在图形查看器中另外指定一个任意的GripFrame位置,或者按照图6-5所示输入指定位置的值。创建路径5)在操作树中,隐藏第一次创建的LongBar_Op,在SequenceEditor中,单击playsimulation,运行当前创建的LongBar_Op1,在图形查看器中看到零件沿着一个新的路径移动,和第一次创建的路径略有不同,这次看到操作的GripFrame并不在零件LongBar的几何中心点,而是在其上方,以按照图6-5来指定GripFrame位置为例,如图6-6所示。创建路径02序列编辑器和路径编辑器在ProcessSimulate中,可以使用SequenceEditor序列编辑器来运行指定的仿真操作和进行仿真操作的排序,SequenceEditor一般在软件页面的右下角,需要先把选定的操作设为当前操作(通过选择Operation选项卡→SetCurrentOperation),然后选定的操作就会出现在SequenceEditor中,如图6-7所示。SequenceEditor包含两个可调整大小的区域,左侧为树状区域,右侧为甘特图区域。序列编辑器和路径编辑器如果暂停仿真并对操作进行更改,仿真将在后台快速重置并运行,直到将其暂停为止。当恢复仿真时,它会从暂停的那个时间开始。可以使用工具栏中的任何播放控件来操纵仿真的播放/暂停/重置。表6-1介绍了“序列编辑器”工具栏中的可用选项的功能。序列编辑器和路径编辑器表6-1介绍了“序列编辑器”工具栏中的可用选项的功能。序列编辑器和路径编辑器表6-1介绍了“序列编辑器”工具栏中的可用选项的功能。序列编辑器和路径编辑器应用序列编辑器的过滤器步骤如下:1)右击序列编辑器树区域中的空白区域,然后选择TreeFilterseditor“树过滤器编辑器”,以显示“序列编辑器过滤器”对话框,如图6-8所示。2)在ByType选项卡中,选择要在树中显示的操作类型和细节级别,并取消选择不希望显示的操作类型和细节级别,这可以防止加载“序列编辑器”树中可能降低系统性能的不必要实体。序列编辑器和路径编辑器3)要对ByType选项卡中选定的操作类型应用第二级过滤,只能选择与特定资源关联的操作:在图形查看器或对象树中选择所需的对象,选择ByResource选项卡,显示选定的资源,如图6-9所示。序列编辑器和路径编辑器4)单击OK按钮,根据选定的操作和资源显示树状层次结构,系统会保存设置,用于以后的ProcessSimulateStudy。在ProcessSimulate中,路径编辑器PathEditor也显示有关路径和位置的详细信息,提供了一种可视化操作路径数据的简单方法。一般情况下,路径编辑器位于软件页面的左下角,和序列编辑器交替显示,路径编辑器支持不同类型操作的路径,包括装配、人因工程、焊接等。路径编辑器在左侧包含一个树状结构,右侧包含一个各种数值的表,如图6-10所示。序列编辑器和路径编辑器表6-2介绍了路径编辑器工具栏中的可用选项功能。序列编辑器和路径编辑器表6-2介绍了路径编辑器工具栏中的可用选项功能。序列编辑器和路径编辑器表6-2介绍了路径编辑器工具栏中的可用选项功能。序列编辑器和路径编辑器角度检测技术实现角度和角位移测量的传感器主要有：圆光栅传感器、光电编码器、圆磁栅传感器、回转感应同步器、激光测角仪和多齿分度盘等一、圆光栅传感器圆光栅---径向光栅、切向光栅、环形光栅莫尔条纹---圆弧形、环形、辐射形

角度的自然基准和圆周封闭原则1.自然基准：360o圆周角2.圆周封闭原则：整圆周上所有角间隔的误差之和为零 （圆周内误差封 闭的原理）⑴径向光栅的圆弧形莫尔条纹两块径向光栅

---栅距角相同，以不大的偏心叠合光栅不同区域，栅线交角不同条纹宽度---随条纹位置变化偏心垂直位置上---条纹近似垂直于栅线偏心方向上---条纹近似平行于栅线---纵向莫尔条纹其他位置---斜向莫尔条纹（实际应用）特例---光闸莫尔条纹（同心、栅距角相同）主光栅转过一个栅距角→透光量变化一个周期→不同曲率半径圆的弧形莫尔条纹---横向莫尔条纹转动时，径向移动⑵切向光栅的环形莫尔条纹两块切向光栅

---栅距角相同/切线圆半径不同/同心叠合环形莫尔条纹---以光栅中心为圆心的同心圆簇条纹宽度---随条纹位置变化应用：高精度角度测量和分度---全光栅平均效应优点：⑶环形光栅的辐射形莫尔条纹两块环形光栅（相同）---栅线相对/不大的偏心量辐射形莫尔条纹---条纹近似直线/呈辐射状特点：条纹数目/位置---偏心量大小/

圆心连线方向光栅旋转---条纹数目/位置（不变）偏心量（一个栅距）---莫尔条纹数目增加一条（一个象限内）应用：主轴偏移、晃动1光电式绝对编码器

---数字式传感器（直接）1---光源；2---柱面镜；3---码盘；4---狭缝；5---光电元件①原理：平行光源→码盘→光电元件→电信号输出光学码盘式传感器---用光电方法将被测角位移转化成数字电信号二、光电式编码器

特点：高精度、高分辨力、可靠性好码盘：光学玻璃，透光和不透光的图形（同心码道）→照相腐蚀

要求：分度准确（工艺）、明暗交替边缘陡峭（工艺、材质）光源：LED→光学系统→平行光→投影精确→径向排列光电元件光电元件：硅光电池，光电晶体管码道数对应数码位数→每个码道对应一个光电元件（数码的一位）→分辨力角度分辨力：α=360º/2n

n-码道数（位数）光电元件输出：亮区--“1”;暗区--“0”信号组合---编码数字量

---转角大小绝对测量---固定的数字码（不需要基准）1”分辨力：20-21个码道(1M)码道数目决定了分辨力对码盘的精度要求高②编码码制： 直观，易与后续电路和计算机处理。多位码同时动作→同步误差→错码格雷码（循环码）有权码

对称性，无权码

二进制码相邻两数只有一位不同→每次只有一位变化（不会产生错码）→转换为二进制码十进制码8个码道、2位内4圈---高位；外4圈---低位编码数：102个分辨力：360/102

=3.6

编码：二—十进制十进制0~9二进制0000~1010容量小，有权码较少使用读数直观，不易电路处理测量电路：放大→足够电平，驱动整形→接近理想方波细分→提高分辨率（光学+电路）例：1--光源；2—非球面聚光镜；3–码盘；4—狭缝；5-光电元件③特点与应用特点：结构简单、精度高、分辨率高，可靠性好，直接数字量输出，绝对码输出，测量范围小（360º），光电元件及测量电路的滞后，影响响应速度，速度不高（最高几千转/分）应用：小范围绝对位置测量---角度、直线位置小范围位移、速度检测2、光电式增量码编码器结构：与绝对编码器类似；一般只需3条码道：

最外---增量码道S1：透光与不透光扇形区→计数脉冲→分辨率中间---辨向码道S2：同S1，但错开半个扇形区最内---零位码道Z：只一条透光狭缝→基准脉冲（零位）S1超前S2π/2S1滞后S2π/2表6-2介绍了路径编辑器工具栏中的可用选项功能。序列编辑器和路径编辑器表6-2介绍了路径编辑器工具栏中的可用选项功能。序列编辑器和路径编辑器可以选择在路径编辑器表格的列中显示信息的类型,需要自定义路径表。1)单击图标,显示CustomizeColumns对话框,如图6-11所示。2)要选择在右侧的Showcolumnsinfollowingorder栏显示的列,可以按照如下步骤操作:从Availablecolumns列表中选择一个列并单击按钮,单击按钮以选择所有可用的列。按照以下顺序在显示列中选择一列,然后单击按钮将其删除。单击按钮删除所有列。可以使用最右侧的和按钮按各列的显示顺序排列。序列编辑器和路径编辑器3)如果用户希望编辑Availablecolumns列表中列的标题,选择该列并按<F2>键,列标题成为可编辑字段,编辑标题并按<Enter>键。4)单击图标,将Showcolumnsinfollowingorder栏中当前显示列保存为列集,以便以后可以重新加载。5)单击图标,出现“载入列设置”对话框,可以将已经保存的列设置载入。序列编辑器和路径编辑器03使用ObjectFlowOperation创建零件的装配过程实例:EngineAssemblyFlowOperation1)在ProcessSimulate标准模式下,打开EngineAssembly.psz文件。2)在对象树中,可以看到EngineAssembly作为一个装配体总成,它的各个部件组成情况如图6-12所示,一共有6个分总成部件。3)右击操作树中的空白区域,选择,新建一个复合操作,并将其命名为EngineAssembly。使用ObjectFlowOperation创建零件的装配过程4)一般情况下进行装配仿真的过程是一个相对装配总成的拆卸过程,所以将从EngineAssembly最外侧的部件入手,由外而内地对其部件结构进行分解,最后再用SequenceEditor进行排序和链接。5)设置PickLevel为Component,选择EngineAssembly复合操作,按住<Ctrl>键,在图形查看器中选择发动机总成上部的air_filter部件,右击在弹出的快捷菜单中选择,在弹出的对话框中的终止点EndPoint位置选择air_filter部件上方(Z向)的某个点,将持续时间Duration设置为3.5s,如图6-13所示,完成后单击OK按钮。使用ObjectFlowOperation创建零件的装配过程6)在操作树中,可以看到已经创建的复合操作和它包含的子操作air_filter_Op。在air_filter_Op操作下,包含了两个路径点,这两个路径点就是刚才在创建air_filter的ObjectFlowOperation时输入的StartPoint(loc)和EndPoint(loc1),如图6-14所示。使用ObjectFlowOperation创建零件的装配过程7)在操作树中,选中air_filter的ObjectFlowOperation,然后在路径编辑器中,单击工具栏上的按钮,可以看到air_filter_op被添加到路径编辑器中,如图6-15所示。使用ObjectFlowOperation创建零件的装配过程8)因为要做的装配仿真是发动机各部件从分散状态到组装为总成的过程,所以需要将air_filter_Op中起始、终点的位置互换一下,可以在路径编辑器中直接用鼠标拖动对应的路径进行操作,或者使用工具进行路径位置的调整,完成后如图6-16所示,可以看到对象树中对应操作下的路径顺序也发生了相应的变化。使用ObjectFlowOperation创建零件的装配过程9)以主体零件powerengine为中心,将其余5个部件都安装在其上。同理,参照上述的步骤,分别创建剩下4个分总成零件的ObjectFlowOperation,需要注意的是,装配体零件的装配顺序是从内到外的,所以每次为一个新的部件创建的NewObjectFlowOperation都应该排列在复合操作下的最前面,全部完成后,可以看到操作树下所有操作,如图6-17所示。使用ObjectFlowOperation创建零件的装配过程10)在序列编辑器中,看到右侧的甘特图区域中所有的子操作都是对齐的,那是因为所有操作设置的时间(Duration)都是一样的3.5s,单击序列编辑器上的“播放仿真”按钮,可以看到仿真运行的过程是5个组件同时往powerengine移动的过程。如果希望看到部件一个接一个的安装,可以在序列编辑器里将5个组件的FlowOperation使用Link功能连起来。选中序列编辑器树状区域中复合操作下的所有子操作(不要选中复合操作本身)单击按钮,可以看到操作序列的变化,如图6-18所示。使用ObjectFlowOperation创建零件的装配过程11)再次单击序列编辑器上的“播放仿真”按钮,这次可以看到5个组件依次安装在powerengine上。其中,在安装air_filter部件时,安装的最佳路径应该是沿着powerengine的正上方垂直向下安装,由于之前在定义ObjectFlowOperation的起始点时,并没有精确定位,所以需要修正一下安装air_filter部件的路径。12)在操作树中,单击air_filter_Op操作,然后在路径编辑器中,单击最后一个路径loc,最后单击Operation选项卡→AddLocation→AddLocationBefore,如图6-19所示。使用ObjectFlowOperation创建零件的装配过程13)可以看到弹出PlacementManipulator对话框,并在图形查看器出现位置的操纵器坐标系,由于希望路径是沿着终止点的Z向移动的,所以拖动操纵器坐标系的Z向(蓝色的轴),或者直接使用对话框中的TranslateZ功能,如图6-20所示。使用ObjectFlowOperation创建零件的装配过程14)完成后单击PlacementManipulator对话框中的Close按钮,可以看到路径编辑器中,air_filter_Op操作的路径位置增加为了3个,包括刚刚插入的新位置,如图6-21所示。15)单击序列编辑器,展开其中的air_filter_Op,可以看到它下面包含的路径位置也相应地更新了,再次单击序列编辑器上的“播放仿真”按钮,可以看到air_filter_Op操作的变化。对于其他的子操作也可以采用相同的方法在路径中添加新的位置。16)完成后,可以保存或者另存相关的Study文件。使用ObjectFlowOperation创建零件的装配过程04干涉查看器在使用干涉查看器或者使用干涉检查功能之前,可以先在ProcessSimulate的File→Options→Collision选项中对干涉检查的属性进行一些设置,这样可以更好地应用CollisionViewer。进行干涉检查选项设置的页面如图6-22所示,CollisionCheckOptions栏里的相关内容,允许用户对碰撞的三个颗粒度进行设定。干涉查看器1)未遂碰撞Near-Miss:如果物体侵入到相互间预定间隙的包络线区域中,则以高亮的黄色显示,如图6-22所示,用户可以勾选CheckforCollisionNear-Miss复选框,启用检查Near-Miss功能。2)碰撞接触CollisionContact:在对象之间彼此接触(即发生碰撞或干涉)的第一时间,则可以在Contactobjectscolor下拉菜单选择显示的颜色。干涉查看器3)设置允许侵入的值AllowedPenetrationValue:激活该选项,则可以允许对象之间彼此接触,并且一个对象有一部分已经侵入到另一个对象,允许侵入值的范围是0~5。使用CollisionViewer可以定义、检测和查看当前显示在对象树中数据的冲突,以及查看碰撞报告,如图6-23所示。干涉查看器CollisionViewer左侧窗口包含的选项见表6-3。干涉查看器CollisionViewer左侧窗口包含的选项见表6-3。干涉查看器CollisionViewer左侧窗口包含的选项见表6-3。干涉查看器1)在对象树中,确认有两个或两个以上的零件显示在图形查看器中,单击CollisionViewer左侧工具栏上的第一个newcollisionset按钮。2)在弹出的新建碰撞设定对话框中,在左侧(Check)栏中选择要检查碰撞的零件,在右侧(With)栏中选择要和哪些零件进行干涉检查。如图6-24所示,两侧栏中都至少选择一个零件,且零件必须显示在图形查看器中。干涉查看器3)选取好零件后,单击OK按钮,然后在图形查看器中,选择左侧(Check)栏中的零件,然后执行PlacementManipulator命令,使用操纵器坐标系上的某一个轴,向右侧(With)栏中零件的方向拖动,可以看到当两个零件发生接触后,零件变成以高亮的红色显示。4)如果在Options中,设置了打开检查Near-Miss功能,可以看到,当零件靠近被检查零件在一定范围内时,零件变成高亮的黄色显示,当零件碰撞后,就变为红色高亮显示,如图6-25所示。干涉查看器5)在对象树中,单击使图形查看器显示全部零件6)保持图形查看器中显示全部零件,然后单击按钮以删除FastCollisionSet。在CollisionViewer左侧窗口栏中,仅保留步骤2)中的干涉检查设定,然后单击按钮启用EmphasizeCollisionSet着重显示碰撞零件功能,可以在图形查看器中看到它和未启用这个功能的区别,如图6-26所示。干涉查看器CollisionViewer的中间窗口栏下方中显示碰撞报告CollisionReport的内容,用户可以在碰撞报告栏中查看具体的零件干涉信息,包括零件名称、干涉状态(如果发生干涉,会显示干涉位置和干涉量信息,如果激活Near-Miss选项,在Near-Miss状态下会显示黄色,并显示Near-Miss量。CollisionViewer的中间窗口上方工具栏选项见表6-4。干涉查看器CollisionViewer的中间窗口上方工具栏选项见表6-4。干涉查看器CollisionViewer的中间窗口上方工具栏选项见表6-4。干涉查看器继续使用之前的partsforcheckcollision.psz文件,学习使用CollisionViewer工具栏上的相关功能。1)单击NewcollisionSet,新建一个cooling_system和battery的碰撞设定。2)在图形查看器中,确保零件cooling_system和battery之间不存在干涉情况,然后单击FreezeViewer“冻结查看器”,最后使用PlacementManipulator命令,拖动零件cool。可以看到尽管图形查看器中的干涉零件已经以高亮的红色显示,但是干涉内容报告栏中却没有任何内容显示,这是因为启用了“冻结查看器”功能,如图6-27所示。干涉查看器3)单击FreezeViewer“冻结查看器”,保持cooling_system和battery的干涉状态,单击CollisionViewer中间工具栏上的按钮,激活显示碰撞轮廓线功能,可以看到图形查看器中两个对象干涉部位的黄色轮廓线,以及最右侧窗口中每段轮廓线的列表。单击按钮,可以看到图形查看器中显示干涉渗透量长度的数值,以及CollisionDepth对话框,如图6-28所示。干涉查看器05自动路径规划器基础一些情况下需要在很狭小的空间或者存在众多外部干涉的情况下找到一条可行的工艺路径,来完成诸如装配或者其他类型的一些操作。如将汽车座椅安装到驾驶室中,如图6-29所示。可以看到,汽车的左前门框对于座椅总成来说,安装座椅的空间是非常狭小的,安装座椅的机械手臂需要在有限的空间内,不断地翻转和变化接近方向,才能完成最终的安装。如果要对于这样一个比较复杂的装配工艺过程进行仿真,采用ObjectFlowOperation功能,通过手动调整路径位置的方法来完成,其工作量显然是会比较大的。自动路径规划器基础实例:AutoPathPlanner的基本应用1)在ProcessSimulate标准模式下,打开教学资源包中computer_Assembly.psz文件。2)在对象树中,将计算机机箱主体完全显示,将机箱的盖板取消显示。3)接下来创建一个仿真硬盘安装的ObjectFlowOperation。首先在图形查看器中,在计算机机箱光驱位置的正前方创建一个坐标系,作为安装硬盘操作的起始位置,可以在对象树的Frame文件夹中找到这个坐标系,将这个坐标系命名为startpoint,如图6-30所示。自动路径规划器基础4)在操作树根节点下创建一个名为harddiskinstall的复合操作,然后选中这个复合操作,按住<Ctrl>键,选择对象树中的,利用右键快捷菜单,创建一个NewObjectFlowOperation,在EndPoint栏中选择上一步创建的startpoint坐标系,完成后单击OK按钮,如图6-31所示。自动路径规划器基础5)在路径编辑器中,将创建的harddisk_Op中的起始位置和终点位置互换,如图6-32所示。6)在干涉查看器中,创建一个硬盘和其他零件的干涉检查设定,并在仿真过程中应用这个干涉检查设定,如图6-33所示。自动路径规划器基础7)在操作树中选择harddisk_Op的ObjectFlowOperation,然后通过打开Operation选项卡→Editpath→Autopathplanner功能,打开“自动路径规划”对话框,如图6-34所示。自动路径规划器基础8)单击AutoPathPlanner中的Plan按钮,等待系统运行一段时间后,可以看到在harddisk_Op的ObjectFlowOperation中自动创建了一个包含十多个过渡位置的路径,如图6-35所示。自动路径规划器基础9)关闭AutoPathPlanner对话框,使用序列编辑器播放运行harddisk_Op操作,可以同时单击CollisionViewer中的按钮,在图形查看器中看到了硬盘安装仿真的完整路径,虽然整个仿真过程存在Near-miss的情况,但是总体来说是没有干涉碰撞的情况。10)在操作树中重复步骤4)和步骤5)的操作,再次新建一个仿真硬盘安装的ObjectFlowOperation,命名为harddisk_Op1。继续使用步骤6)创建的干涉检查设定,